Capítulo 4 Camada de rede

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2 Capítulo 4 Camada de rede Nota sobre o uso destes slides ppt: Partes dos slides originais foram suprimidas ou alteradas para adaptar o material à ementa da disciplina Redes 1 da Unirio. Todo o material copyright J. F Kurose e K. W. Ross, Todos os direitos reservados. slide Pearson Prentice Hall. Hall. Todos os os direitos reservados.

3 Capítulo 4: Camada de rede Objetivos do capítulo: entender os princípios por trás dos serviços da camada de rede: modelos de serviço da camada de rede repasse versus roteamento como funciona um roteador roteamento (seleção de caminho) lidando com escala tópicos avançados: IPv6, mobilidade instanciação, implementação na Internet slide 3

4 4. 1 Introdução 4.2 Redes de circuitos virtuais e de datagramas 4.3 O que há dentro de um roteador? 4.4 IP: Internet Protocol formato do datagrama endereçamento IPv4 ICMP IPv6 4.5 Algoritmos de roteamento estado de enlace vetor de distâncias roteamento hierárquico 4.6 Roteamento na Internet RIP OSPF BGP 4.7 Roteamento broadcast e multicast slide 4

5 Camada de rede slide 5 segmento de transporte do hosp. emissor ao receptor o lado emissor encapsula segmentos em datagramas o lado receptor entrega segmentos à camada de transporte protocolos da camada de rede estão em cada hosp. E nos roteadores roteador examina campos de cabeçalho de rede em todos os datagramas IP que passam por ele aplicação transporte rede enlace física rede enlace física rede enlace física rede enlace física rede enlace física rede enlace física rede enlace física rede enlace física rede enlace física rede enlace física rede enlace física rede enlace física aplicação transporte rede enlace física

6 Duas importantes funções da camada de rede repasse: mover pacotes da entrada do roteador para a saída apropriada do roteador roteamento: determinar rota seguida pelos pacotes da origem ao destino analogia: roteamento: processo de planejamento da viagem da origem ao destino repasse: processo de passar por um único cruzamento algoritmos de roteamento slide 6

7 Interação entre roteamento e repasse algoritmo de roteamento tabela de repasse local valor do cab. enlace saída valor no cab. do pacote chegando slide 7

8 Redes de datagrama Pacotes repassados usando o endereço de destino cada roteador toma uma decisão individual de encaminhamento tabelas dos roteadores devem guardar coerência entre si pacotes entre mesmo par origem-destino podem tomar caminhos diferentes aplicação transporte rede enlace física 1. Envia dados 2. Recebe dados aplicação transporte rede enlace física slide 8

9 Capítulo 4: Camada de rede 4. 1 Introdução 4.2 Redes de circuitos virtuais e de datagramas 4.3 O que há dentro de um roteador? 4.4 IP: Internet Protocol formato do datagrama endereçamento IPv4 ICMP IPv6 4.5 Algoritmos de roteamento estado de enlace vetor de distâncias roteamento hierárquico 4.6 Roteamento na Internet RIP OSPF BGP 4.7 Roteamento broadcast e multicast slide 9

10 Visão geral da arquitetura do roteador Duas funções principais do roteador: executar algoritmos/protocolo de roteamento (RIP, OSPF, BGP) repassar datagramas do enlace de entrada para saída slide 10

11 Funções da porta de entrada Camada física: recepção por bit Camada de enlace de dados: p. e., Ethernet ver Capítulo 5 Comutação descentralizada: dado destino do datagrama, porta de saída de pesquisa usando tabela de repasse na memória da porta de entrada objetivo: processamento completo da porta de entrada na velocidade de linha forma fila se datagramas chegarem mais rápido que taxa de repasse no elemento de comutação slide 11

12 Portas de saída Buffering exigido quando os datagramas chegam do elemento de comutação mais rápido que a taxa de transmissão Disciplina de escalonamento escolhe entre os datagramas enfileirados para transmissão slide 12

13 Enfileiramento na porta de saída buffering quando a taxa de chegada via comutador excede a velocidade da linha de saída enfileiramento (atraso) e perda devidos a estouro de buffer na porta de saída! slide 13

14 Capítulo 4: Camada de rede 4.1 Introdução 4.2 Redes de circuitos virtuais e de datagramas 4.3 O que há dentro de um roteador? 4.4 IP: Internet Protocol formato do datagrama endereçamento IPv4 ICMP IPv6 4.5 Algoritmos de roteamento estado de enlace vetor de distâncias roteamento hierárquico 4.6 Roteamento na Internet RIP OSPF BGP 4.7 Roteamento broadcast e multicast slide 14

15 A camada de rede da Internet Funções na camada de rede do hospedeiro e roteador: prots. roteamento seleção caminho RIP, OSPF, BGP Camada de transporte: TCP, UDP Camada de rede tabela de repasse protocolo IP convs. de endereçamento formato de datagrama convs. manuseio de pacote protocolo ICMP informe de erro sinalização do roteador Camada de enlace Camada física slide 15

17 Formato do datagrama IP slide 17

18 Fragmentação e reconstrução do IP enlaces de rede têm MTU (tamanho máx. transferência) maior quadro em nível de enlace possível. diferentes tipos de enlace, diferentes MTUs grande datagrama IP dividido ( fragmentado ) dentro da rede um datagrama torna-se vários datagramas reconstruído somente no destino final bits de cabeçalho IP usados para identificar, ordenar fragmentos relacionados slide 18

20 Endereçamento IP: introdução endereço IP: identificador de 32 bits para interface de hospedeiro e roteador interface: conexão entre hospedeiro/ roteador e enlace físico roteadores normalmente têm várias interfaces hospedeiro normalmente tem uma interface endereços IP associados a cada interface = slide 20

21 Sub-redes endereço IP: parte da sub-rede (bits da máscara, à esquerda) parte do host (bits após a máscara) O que é uma sub-rede? dispositivo se conecta à mesma parte da sub- -rede do endereço IP pode alcançar um ao outro fisicamente sem roteador intermediário sub-rede rede dividida em 3 sub-redes com máscara /24 slide 21

22 Receita para determinar as sub-redes, destaque cada interface de seu hospedeiro ou roteador, criando ilhas de redes isoladas. Cada rede isolada é denominada sub-rede / / /24 Neste exemplo, máscaras têm 24 bits (/24) slide 22

23 Quantas sub-redes? slide 23

24 Endereçamento IP: CIDR CIDR: Classless InterDomain Routing (roteamento interdomínio sem classes) parte de sub-rede do endereço de tamanho arbitrário formato do endereço: a.b.c.d/x, onde x é # bits na parte de sub-rede do endereço parte de sub-rede /23 parte do hosp. slide 24

25 Endereços IP: como obter um? P: Como um hospedeiro obtém endereço IP? fornecido pelo administrador do sistema em um arquivo Windows: painel de controle->rede ->configuração->tcp/ip->propriedades UNIX: /etc/rc.config DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol: recebe endereço dinamicamente do servidor plug-and-play slide 25

26 DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol Objetivo: permitir que o hospedeiro obtenha dinamicamente seu endereço IP do servidor de rede quando se conectar à rede pode renovar seu prazo no endereço utilizado permite reutilização de endereços (só mantém endereço enquanto conectado e ligado ) aceita usuários móveis que queiram se juntar à rede (mais adiante) Visão geral do DHCP: host broadcasts DHCP discover msg [optional] servidor DHCP responde com msg DHCP offer [opcional] hospedeiro requer endereço IP: msg DHCP request servidor DHCP envia endereço: msg DHCP ack slide 26

27 DHCP cenário cliente/servidor A servidor DHCP B E cliente DHCP chegando precisa de endereço nesta sub-rede slide 27

28 DHCP: mais do que endereço IP DHCP pode (e deve) retornar mais do que apenas o endereço IP alocado na sub-rede: endereço do roteador do primeiro salto para o cliente (gateway-default) nome e endereço IP do servidor DNS máscara de rede (indicando parte de rede versus hospedeiro do endereço) slide 28

29 Subredes numa Rede Institucional à rede externa roteador servidor correio servidor Web sub-rede IP slide 29

30 ARP: Address Resolution Protocol Pergunta: Como determinar endereço MAC de B sabendo o endereço IP de B? F7-2B LAN A-2F-BB AD D7-FA-20-B0 0C-C4-11-6F-E3-98 Cada nó IP (hosp., roteador) na LAN tem tabela ARP Tabela ARP: mapeamentos de endereço IP/MAC para alguns nós da LAN <endereço IP; endereço MAC; TTL> TTL (Time To Live): tempo após o qual o mapeamento de endereço será esquecido (normalmente, 20 min) obtida via protocolo ARP slide 30

31 Protocolo ARP: mesma LAN (rede) slide 31 A quer enviar datagrama a B, e endereço MAC de B não está na tabela ARP de A. A envia por broadcast pacote de consulta ARP, contendo endereço IP de B endereço MAC de destino = FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as máquinas na LAN recebem consulta ARP B recebe pacote ARP, responde para A com seu endereço MAC (de B) quadro enviado ao endereço MAC de A (unicast) A salva em cache par de endereços IP-para-MAC em sua tabela ARP até a informação expirar estado soft: informação que expira (desaparece) se não for renovada ARP é plug-and-play : nós criam suas tabelas ARP sem intervenção do administrador de rede

32 ARP: roteando p/ outra LAN enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereço IP de B C-E8-FF-55 A E6-E BB-4B 1A-23-F9-CD-06-9B 88-B2-2F-54-1A-0F CC-49-DE-D0-AB-7D R B 49-BD-D2-C7-56-2A slide 32 A possui rota para B apontando para R (gatewaydefault), cujo IP é na sub-rede de A duas tabelas ARP no roteador R, uma para cada LAN (sub-rede IP)

33 A cria datagrama IP com origem A, destino B A usa ARP para obter endereço MAC de R relativo ao IP A cria quadro da camada de enlace com endereço MAC de R como destino, quadro contém datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet, vê que é destinado a B R usa ARP para obter endereço MAC de B Este é um exemplo realmente importante procure entender bem! R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B, MAC de R relativo ao IP como origem, MAC B como destino C-E8-FF-55 A E6-E BB-4B 1A-23-F9-CD-06-9B 88-B2-2F-54-1A-0F R B 49-BD-D2-C7-56-2A slide 33 CC-49-DE-D0-AB-7D

34 VLANs: motivação Como melhorar esta figura? Único domínio de broadcast: todo tráfego de broadcast da camada 2 (ARP, DHCP) cruza a LAN inteira questões de eficiência, segurança/privacidade O que acontece se usuário da CC muda para EE, mas quer se conectar ao comutador CC? Ciência da Computação Engenharia Elétrica Engenharia da Computação slide 34

35 VLANs VLAN baseada em porta: portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que único Virtual Local Area Network comutador físico Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir múltiplas LANs virtuais por única infraestrutura de LAN física. Cada VLAN possui sua própria tabela MAC de encaminhamento Engenharia Elétrica (VLAN portas 1-8) Ciência da Computação (VLAN portas 9-15) opere como múltiplos comutadores virtuais Engenharia Elétrica (VLAN portas 1-8) Ciência da Computação (VLAN portas 9-16) slide 35

36 VLAN baseada em porta isolamento de tráfego: quadros de/para portas 1-8 só podem alcançar portas 1-8 também podem definir VLAN com base em endereços MAC das extremidades, em vez de porta do comutador roteador inclusão dinâmica: portas podem ser atribuídas dinamicamente entre VLANs repasse entre VLANS: feito por roteamento (assim como em comutadores separados) na prática, fornecedores vendem uma combinação de comutador e roteador, comumentes chamados de switches L3 Engenharia Elétrica (VLAN portas 1-8) Ciência da Computação (VLAN portas 9-15) slide 36

37 VLANS spanning multiple switches Engenharia Elétrica (VLAN portas 1-8) Ciência da Computação (VLAN portas 9-15) Portas 2,3,5 pertencem a EE VLAN Portas 4,6,7,8 pertencem a CS VLAN porta de tronco: carrega quadros de múltiplas VLANS definidas sobre vários comutadores físicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores não podem ser quadros (Ethernet) comuns, devem ter informação de VLAN ID (que identifica uma dada VLAN) protocolo 802.1q inclui campos de cabeçalho adicionais (p/ex, VLAN ID) para quadros repassados entre portas de tronco slide 37

38 Formato de quadro 802.1Q VLAN quadro quadro 802.1Q slide 38

39 Endereços IP: como obter uma faixa? P: Como uma rede obtém uma faixa de endereços IP? R: Recebe alocação de parte do espaço de endereços de seu ISP Bloco do ISP /20 Organização /23 Organização /23 Organização / Organização /23 slide 39

40 Endereçamento hierárquico: agregação de rota Endereçamento hierárquico permite anúncio eficiente da informação de roteamento: Organização /23 Organização /23 Organização /23 Organização /23. Fly-By-Night-ISP Envie-me qualquer coisa com endereços começando com /20 Internet ISPs-R-Us Envie-me qualquer coisa com endereços começando com /16 slide 40

41 Tabela de repasse Indica interface de saída de acordo com o prefixo (sub-rede) de destino Faixa de endereços de destino Interface de saída até até até _ senão 3 slide 41

42 Concordância do prefixo mais longo Concordância do prefixo Interface do enlace senão 3 Exemplos DA: DA: Qual interface? Interface 0 Qual interface? 1 ou 2? Neste caso, a que iguala com o prefixo maior: a 1 slide 42

43 Endereçamento IP: a última palavra... P: Como um ISP recebe bloco de endereços? R: ICANN: Internet Corporation for Assigned Names and Numbers aloca endereços administra o DNS (Domain Name Service) atribui nomes de domínio e resolve disputas slide 43

44 NAT: Network Address Translation restante da Internet rede local (p. e., rede doméstica) / todos os datagramas saindo da rede local têm mesmo endereço IP NAT de origem: , mas diferentes números de porta de origem datagramas com origem ou destino nesta rede têm endereço /24 para origem/destino (como sempre) Obs: o número da porta (origem/destino) serve para identificar, naqueles IPs (orig./dest.), os processos que estão se comunicando slide 44

45 motivação: rede local usa apenas um endereço IP no que se refere ao mundo exterior: intervalo de endereços não necessário pelo ISP: apenas um endereço IP para todos os dispositivos pode mudar os endereços dos dispositivos na rede local sem notificar o mundo exterior pode mudar de ISP sem alterar os endereços dos dispositivos na rede local dispositivos dentro da rede local não precisam ser explicitamente endereçáveis ou visíveis pelo mundo exterior (uma questão de segurança). slide 45

46 Implementação: roteador NAT deve: enviando datagramas: substituir (endereço IP de origem, # porta) de cada datagrama saindo por (endereço IP da NAT, novo # porta)... clientes/servidores remotos responderão usando (endereço IP da NAT, novo # porta) como endereço de destino lembrar (na tabela de tradução NAT) de cada par de tradução (endereço IP de origem, # porta) para (endereço IP da NAT, novo # porta) recebendo datagramas: substituir (endereço IP da NAT, novo # porta) nos campos de destino de cada datagrama chegando por (endereço IP origem, # porta) correspondente, armazenado na tabela NAT slide 46

47 2: roteador NAT muda endereço de origem do datagrama de , 3345 para , 5001, atualiza tabela 1: hospedeiro envia datagrama para , 80 3: Resposta chega endereço destino: , : roteador NAT muda endereço de destino do datagrama de , 5001 para , 3345 slide 47

48 campo de número de porta de 16 bits: conexões simultâneas com um único endereço no lado da LAN! NAT é controverso: roteadores só devem processar até a camada 3 viola argumento de fim a fim a possibilidade de NAT deve ser levada em conta pelos projetistas da aplicação, p. e., aplicações P2P Como atingir um serviço atrás de NAT??? Precisa saber o IP do NAT e a porta nateada para o serviço a falta de endereços será resolvida pelo IPv6 slide 48

50 ICMP: Internet Control Message Protocol slide 50 Usado por hospedeiros & roteadores para comunicar informações em nível de rede relato de erro: hospedeiro, rede, porta, protocolo inalcançável eco de solicitação/ resposta (usado por ping) Subcamada de rede acima do IP: msgs ICMP transportadas em datagramas IP Mensagem ICMP: tipo, código mais primeiros 8 bytes do datagrama IP com erro (quando este for o motivo) Tipo Cód, Descrição 0 0 resposta de eco (ping) 3 0 rede de destino inalcançável 3 1 hosp. de destino inalcançável 3 2 protocolo de destino inalcançável 3 3 porta de destino inalcançável 3 6 rede de destino desconhecida 3 7 hosp. de destino desconhecido 4 0 redução da fonte (controle de congestionamento não usado) 8 0 solicitação de eco (ping) 9 0 anúncio de rota 10 0 descoberta do roteador 11 0 TTL expirado 12 0 cabeçalho IP inválido

51 Traceroute e ICMP origem envia série de segmentos UDP ao destino primeiro tem TTL = 1 segundo tem TTL = 2 etc. número de porta improvável quando n o datagrama chegar no n o roteador: roteador descarta datagrama e envia à origem uma msg ICMP (tipo 11, código 0) mensagem inclui IP do roteador quando a mensagem ICMP chega, origem calcula RTT traceroute faz isso 3 vezes p/ cada TTL Critério de término segmento UDP por fim chega no hospedeiro de destino destino retorna pacote ICMP porta de destino inalcançável (tipo 3, código 3) quando origem recebe esse ICMP, traceroute termina slide 51

53 IPv6 motivação inicial: slide 53 o o espaço de endereço de 32 bits logo estará completamente alocado endereço passa a ter 128 bits motivação adicional: formato de cabeçalho ajuda a agilizar processamento e repasse mudanças no cabeçalho para facilitar tratamento diferenciado (QoS) formato de datagrama IPv6: cabeçalho de 40 bytes de tamanho fixo fragmentação não permitida

54 Cabeçalho IPv6 prioridade: identificar prioridade entre datagramas no fluxo rótulo de fluxo: identificar datagramas no mesmo fluxo. (conceito de fluxo não é bem definido) próximo cabeçalho: identificar protocolo da camada superior para dados slide 54

56 Interação entre roteamento e repasse algoritmo de roteamento tabela de repasse local valor cab. enlace saída valor no cabeçalho do pacote de chegada slide 56

57 Abstração de grafo 5 Grafo: G = (N,E) u 1 2 v x w y z N = conjunto de roteadores = { u, v, w, x, y, z } E = conjunto de enlaces = { (u,v), (u,x), (v,x), (v,w), (x,w), (x,y), (w,y), (w,z), (y,z) } Comentário: Abstração de grafo é útil em outros contextos de rede Exemplo: P2P, onde N é conj. de pares e E é conj. de conexões TCP slide 57

58 Abstração de grafo: custos 5 c(x,x ) = custo do enlace (x,x ) u 1 2 v x w y z - p. e., c(w,z) = 5 custo poderia ser sempre 1, ou inversamente relacionado à largura ou inversamente relacionado ao congestionamento Custo do caminho (x 1, x 2, x 3,, x p ) = c(x 1,x 2 ) + c(x 2,x 3 ) + + c(x p-1,x p ) Pergunta: Qual é o caminho de menor custo entre u e z? algoritmo de roteamento: algoritmo que encontra o caminho de menor custo slide 58

59 Classificação do algoritmo de roteamento Global: todos os roteadores têm topologia completa, informação de custo do enlace algoritmos de estado do enlace Descentralizado: roteador conhece vizinhos conectados fisicamente, custos de enlace para vizinhos processo de computação iterativo, troca de informações com vizinhos algoritmos de vetor de distância Roteamento dinâmico: rotas mudam ao longo do tempo atualização periódica, em resposta a mudanças no custo do enlace slide 59

61 Algoritmo de roteamento de estado do enlace algoritmo de Dijkstra topologia, custos de enlace conhecidos de todos os nós realizado por broadcast de estado do enlace todos os nós têm a mesma informação calcula caminhos de menor custo de um nó ( origem ) para todos os outros nós constrói tabela de repasse para esse nó iterativo: após k iterações, sabe caminho de menor custo para k destinos slide 61

62 Algoritmo de Dijkstra: exemplo Etapa N' u ux uxy uxyv uxyvw uxyvwz D(v),p(v) 2,u 2,u 2,u D(w),p(w) 5,u 4,x 3,y 3,y D(x),p(x) 1,u D(y),p(y) 2,x D(z),p(z) 4,y 4,y 4,y 5 u 1 2 v x w y z slide 62

63 Algoritmo de Dijkstra: exemplo (2) árvore resultante do caminho mais curto a partir de u: v w u z x y tabela de repasse resultante em u: destino enlace v x y w z (u,v) (u,x) (u,x) (u,x) (u,x) slide 63

65 Algoritmo de vetor de distância Equação de Bellman-Ford (programação dinâmica) defina d x (y) : = custo do caminho de menor custo de x para y depois d x (y) = min {c(x,v) + d v (y) } v onde min assume todos os vizinhos v de x slide 65

66 Exemplo de Bellman-Ford 5 claramente, d v (z) = 5, d x (z) = 3, d w (z) = 3 u 1 2 v x w y z equação B-F diz: d u (z) = min { c(u,v) + d v (z), c(u,x) + d x (z), c(u,w) + d w (z) } = min {2 + 5, 1 + 3, 5 + 3} = 4 nó que alcança mínimo é o próximo salto no caminho mais curto tabela de repasse slide 66

68 Roteamento hierárquico nosso estudo de roteamento até aqui o ideal: todos os roteadores idênticos rede achatada não acontece na prática escala: Internet c/ mais de 200 milhões de destinos: não pode armazenar todos os destinos nas tabelas de roteamento! troca de tabela de roteamento atolaria os enlaces! autonomia administrativa Internet = rede de redes cada administração de rede controla o roteamento de sua própria rede slide 68

69 Roteamento hierárquico Roteadores agregados em regiões, sistemas autônomos (AS) Roteadores no mesmo AS rodam o mesmo protocolo de roteamento protocolo de roteamento intra-as roteadores em ASes diferentes podem executar protocolos de roteamento intra-as diferentes Roteador de borda enlace direto com roteador de outro AS responsável por ligações entre ASes (inter-as) recebe/propaga informações de roteamento de/para outro AS (roteamento inter-as) propaga informações de roteamento externo para dentro do seu AS slide 69

70 Roteamento hierárquico C.b roteamento Inter-AS entre A e B B.a A.a a C b a A.c a B c b Host h2 Host h1 A d b roteamento Intra-AS dentro AS A c roteamento Intra-AS dentro do AS B slide 70

71 Roteamento hierárquico a C C.b b A d A.a a b A.c c B.a a B c b Roteadores de Borda realizam roteamento inter-as entre si realizam roteamento intra-as com outros roteadores do mesmo AS Roteamento inter-as e intra-as no roteador A.c Camada de rede Camada de enlace Camada física slide 71

72 ASes interconectados 3c 3a 3b AS3 1a 1c 1d 1b algoritmo de roteamento intra-as tabela de repasse AS1 2a algoritmo de roteamento inter-as 2c AS2 2b tabela de repasse configurada por algoritmo de roteamento intra e inter-as intra-as define entradas para destinos internos inter-as & intra-as definem entradas para destinos externos slide 72

73 ASes interconectados 3c 3a 3b AS3 1a 1c 1d 1b algoritmo de roteamento intra-as tabela de repasse AS1 2a algoritmo de roteamento inter-as 2c AS2 2b ASx 1b ensina demais roteadores do AS1, via protocolo inter- AS, que ele é uma possível saída (gateway) para os prefixos de AS2 e ASx protocolo intra-as em cada roteador do AS1 dita o melhor caminho até 1b mas AS2 pode não querer ensinar caminho p/ ASx!!!! slide 73

74 Escolhendo entre múltiplos ASes de saída Suponha que o AS1 descubra pelo protocolo inter-as que a subrede X pode ser alcançada por AS3 e por AS2 o o o 1d recebe via protocolo inter-as as possíveis saídas p/ X protocolo inter-as em 1d determina qual a melhor saída p/ X 1d configura tabela de repasse com a respectiva interface de saída para X 3b 3c AS3 3a 1a 1c 1d x 1b AS1 2a 2c AS2 2b slide 74

76 Roteamento intra-as também conhecido como Interior Gateway Protocols (IGP) protocolos de roteamento intra-as mais comuns: RIP: Routing Information Protocol OSPF: Open Shortest Path First IGRP: Interior Gateway roteamento Protocol (proprietário da Cisco) ISIS: Intermediate System to Intermediate System (similar ao OSPF, mas nós não precisam ter IP) slide 76

77 RIP (Routing Information Protocol) algoritmo de vetor de distância incluído na distribuição BSD-UNIX em 1982 métrica de distância: # de saltos (máx. = 15 saltos) Do roteador A às sub-redes: z u A C B D v y w x destino saltos u 1 v 2 w 2 x 3 y 3 z 2 slide 77

78 Anúncios RIP vetores de distância: trocados entre vizinhos a cada 30 s por meio de mensagem de resposta (também conhecida como anúncio) cada anúncio: lista de até 25 sub-redes de destino dentro do AS admite apenas um caminho por destino slide 78

79 RIP: falha e recuperação do enlace se nenhum anúncio for ouvido após 180 s --> vizinho/enlace declarado morto rotas via vizinho invalidadas novos anúncios enviados aos vizinhos vizinhos por sua vez enviam novos anúncios (se não houver tabelas alteradas) informação de falha do enlace rapidamente se propaga para rede inteira slide 79

80 OSPF (Open Shortest Path First) open : publicamente disponível usa algoritmo Link State (SPF) disseminação de pacote LS mapa de topologia em cada nó cálculo de rota usando algoritmo de Dijkstra várias possibilidades para métricas de custo de caminho p/exemplo, métrica associada ao inverso da capacidade do enlace (quanto maior o enlace, menor o custo) anúncios disseminados ao AS inteiro (com inundação) slide 80

81 Recursos avançados do OSPF (não no RIP) segurança: todas as mensagens OSPF são autenticadas (para impedir intrusão maliciosa) múltiplos caminhos de mesmo custo permitidos neste caso, faz balanceamento de carga OSPF hierárquico: pode dividir a rede em domínios menores para limitar broadcast dos LSAs (Link State Advertisement) quando de alguma mudança de topologia p/exemplo, na ocorrência de queda de um enlace slide 81

82 OSPF hierárquico slide 82

83 slide 83 Roteamento inter-as da Internet: BGP BGP (Border Gateway Protocol): o padrão de fato! The glue that keeps the Internet together BGP oferece a cada AS um meio de: 1. obter informação de acessibilidade para sub-redes externas a partir de ASs vizinhos 2. propagar informação de acessibilidade a todos os roteadores internos ao AS 3. determinar rotas boas para sub-redes externas com base numa política de roteamento 4. divulgar sub-redes internas p/ Internet (eu existo, tô aqui!!!!)

84 Fundamentos do BGP pares de roteadores (vizinhos BGP) trocam informações de roteamento através de sessões BGP sessões BGP são baseadas em conexões TCP, não precisam corresponder a enlaces físicos ebgp (sessões entre ASes) e ibgp (sessões internas) quando AS2 anuncia um prefixo qualquer para AS1: AS2 promete que repassará datagramas para esse prefixo slide 84 3c 3a 3b AS3 1a AS1 1c 1d sessão ebgp sessão ibgp 2a 1b 2c AS2 2b ASx

85 Atributos de caminho e rotas BGP prefixo anunciado inclui atributos BGP prefixo + atributos = anúncio BGP dois atributos importantes, dentre vários: AS-PATH: contém os números dos ASes na ordem por onde o anúncio do prefixo passou desde sua origem NEXT-HOP: indica qual é o roteador de saída para AS vizinho que faz parte da rota para o prefixo de destino (considera melhor caminho caso haja múltiplos caminhos) quando o roteador de borda recebe anúncio de rota de um AS vizinho, usa política de importação para aceitar ou declinar o da mesma forma, AS usa política de exportação para decidir se propaga anúncio para outros ASes vizinhos slide 85

86 Seleção de rota BGP Sequência de regras de seleção em caso de múltiplas rotas: 1. maior valor para o atributo de preferência local, decisão que pode mapear uma política de roteamento do AS 2. AS-PATH mais curto 3. NEXT-HOP mais próximo, conhecido como roteamento da batata quente, usado internamente para enviar pacote para fora do AS o quanto antes 4. vários critérios adicionais possíveis... slide 86

87 Por que roteamento intra e inter-as são diferentes? política: inter-as: cada AS deseja negociar como seu tráfego é roteado externamente, e quem roteia através de sua rede intra-as: único admin, de modo que nenhuma decisão política é necessária, há total controle sobre a rede escala: roteamento hierárquico reduz tamanho das tabelas, tráfego de atualização também é reduzido desempenho: intra-as: foco no desempenho, reconfiguração rápida das tabelas em caso de mudança na rede (p/ex, queda de enlace) inter-as: foco no estabelecimento de políticas e na capacidade de armazenar um grande número de prefixos (tabela BGP completa possui mais de 500 mil prefixos!!!) slide 87